Luận án TS: Nghiên cứu mật mã nhẹ ứng dụng trên thiết bị thông minh - Mai Mạnh Trừng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ MAI MẠNH TRỪNG NGHIÊN CỨU MAT MÃ NHE, UNG DỤNG LUẬN ÁN TIEN SĨ NGANH KHOA HỌC MAY TÍNH Hà Nội - 2024 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ MAI MẠNH TRỪNG TREN THIET BỊ THONG MINH Chuyên ngành: Khoa hoc máy tinh Mã số: 9480101.01 LUẬN ÁN TIỀN SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HOC: 1. Lê Phê Đô Hà Nội - 2024 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án này là kết quả nghiên cứu của tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của tập thể hướng dẫn. Các kết quả và số liệu trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bồ trong bat kỳ công trình của ai khác. Các kết quả viết chung với các tác giả khác đều được sự đồng ý của đồng tác giả trước khi đưa vào luận án.

Các nội dung trích dẫn từ các nghiên cứu của các tác giả khác mà tôi trình bày trong luận án này đã được ghi rõ nguồn trong phan tài liệu tham khảo. Hà Nội, ngày 19 tháng 01 năm 2024 Nghiên cứu sinh Mai Mạnh Trừng LỜI CẢM ƠN Luận án được thực hiện tại Bộ môn Khoa học máy tính, Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Đỗ Trung Tuấn và TS. Đề hoàn thành luận án, nghiên cứu sinh đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình và sự tạo điều kiện của rất nhiều người.

Trước tiên nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc các thầy hướng dẫn, các thầy đã tận tình hướng dẫn, động viên khích lệ, dành nhiều thời gian qúy báu dé định hướng cho nghiên cứu sinh trong quá trình tham gia khóa học và hoàn thiện luận án. Nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn đến PGS. Lê Sỹ Vinh, PGS. Phạm Ngọc Hùng, TS.

Trần Quốc Long, TS. Lê Đức Trọng đã có những đóng góp quý báu trong các buôi seminar đê nghiên cứu sinh có thê hoàn thành luận án. Nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn chân thành tới lãnh đạo trường Đại học Công nghệ, lãnh đạo Khoa Công nghệ thông tin, cảm ơn thầy giáo, cô giáo trong Khoa đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập cũng như quá trình làm luận án. Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới các cộng sự đã cùng tôi thực hiện các công trình nghiên cứu và các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ, trao đối và chia sẻ những kinh nghiệm về chuyên môn, đóng góp các ý kiến quý báu cho tôi trong quá trình nghiên cứu.

Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn các thầy cô trong hội đồng chuyên môn đã đóng góp các ý kiến quý báu dé tôi hoàn thiện luận án. Nghiên cứu sinh xin cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa Công nghệ thông tin và các anh chị em đồng nghiệp trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp đã giúp đỡ, chia sé trong quá trình công tác, học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án của mình. Cuối cùng, từ tận đáy lòng mình, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bố mẹ nội, bố mẹ ngoại, vợ và hai con, các anh chị em đã luôn ủng hộ, giúp đỡ và khích lệ tôi vượt qua những khó khăn trong học tập cũng như trong cuộc sống. il MỤC LỤC LOI CAM ĐOAN.

ye i LOI CẢM ON.ooeccccsscsscssssssessessvsssessessessssssessessessussssssessessessusssessessecsussseesessessnseseess ii MỤC LUC ooceecesscssessesssssessessesssessessessessussssesessessusssessessessessssssessessessiessessessessseeses iii DANH MỤC TU VIET TAT. cscssscsssesssesssessesssecssessvsssecssecssesssssssssecssessessseseses vii DANH MỤC KÝ HIỆU.--¿- 2: 2£ ©S£2EE2EE£EEEEEEEEEECEEEEEEEEEEESEkrrrrrrkrres ix DANH MỤC CAC HINH .csscssssssessessssssessessecsvessessecsecsvssusssessesssssnsssessessssnseseess x DANH MỤC CAC BANG wc cescssessesssssessessecsssssessecscsusssessessessussueesecsessessneeseeses xii MO DAU oacvccscssssssessesssessessessussusssessecsessusssessecsecsussusssessessussusssessessessussesesessessnseseess | CHƯƠNG 1. TONG QUAN VE MAT MÃ NHẸ VÀ UNG DUNG TREN I)?0)35080:89519))168)10) 00. Bài toán nghién CỨU.

3211833183111 91118 11 1E 111 1 ng ng ng re 4 1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .1 Tình hình nghiên cứu ngoal ƯỚC. Tình hình nghiên cứu trong TƯỚC. An toàn và bảo mật thông tIn.

Giới thiệu mật Imã.- --- -G- 5 25 +1 1+1 *v SH kg ng ng 13 1. Tính chất của an toàn thông tin.--- 2-2 2+2 +x+zx+cx+rzrszxeee 15 1. Các cấp độ tan công và các lớp bảo vệ thông tin. Thiết bị thông minh và mạng vạn vật kết nối.

Thiết bị thông minh .----- ¿5£ £+x+2Et£Et£EE£EEeEEerkerreerxerkered 19 1. Mạng vạn vật 10) ¿ST EkEEEEEE11111111111 1111111 crke 19 1. Giới thiệu mật mã nhẹ. Mật mã khối nhẹ,.----- 2 2£ + £+EE£EE£EEEEEEEEEEEEEEEEEECEEkrrkrrkeeg 25 1.

Mật mã đường cong elliptic. Các tham số đánh giá hệ mật mã nhẹ. Kết luận chương l.---2¿- 2¿©2+2E+2EE2EEC2EEEEEEEEECEEEEEEkerkrerkrrrvee 37 CHƯƠNG 2. HE MAT MÃ KHOI NHẸ, HỆ MAT MA DONG NHẸ.

Hệ mật mã khối nhẹ.---- 2 2£ E+E£+E+EE+EE£EEtEEEEEEEEEerErrrrrkerkeee 38 2. Các phương thức tan công mật mã khối nhẹ,. Mật mã khối nhẹ PRESENT. Các hệ mật mã khối nhẹ NOEKEON và LED.

Đề xuất cải tiến các hệ mật mã khối nhẹ NOEKEON và LED. Hệ mật mã dòng nhẹ. Mật mã dòng nhẹ GRAIN .- -- SH SH ng, 62 2. Một số hệ mật mã dòng nhẹ khác.

Các cuộc tấn công mật mã dòng. So sánh GRAIN với một số hệ mật mã dòng, khối nhẹ khác. Kết luận chương 2. DE XUẤT CÁC HỆ MAT MA TREN DUONG CONG ELLIPTIC VA UNG DUNGwoe eecescsscssssssessesssessessessusssessessesssessessecsussusssessessusssessessessssssessessesssesseesess 72 3.

Thuật toán sinh ChUGi. Trình bày thuật toán sinh chuỗi. Thí dụ thuật toán sinh chuỗi. Thuat todin CECC 1.

Ý tưởng thuật toán CECC oo. Trinh bày thuật toán CECCC. Thực hiện minh họa thuật toán CECC. Cai đặt thuật toán CCCC.-- Ăn HH HH re 81 3.

Đánh giá thuật toán CIECC.- - tt sEsvksekesrerserek 82 Ko): 100. Ý tưởng thuật toán AECC. Trình bày thuật toán A ECC. Thực hiện minh họa thuật toán AECC.

Cài đặt thuật toán AECC.-- - -- S1 ST HH x1 re 94 3. Đánh giá thuật toán AECC. Thuat todn 4s0iaiii})). Ý tưởng thuật toán VECC.

Trình bay thuật toán VECC ue ecececescecceeeeeeeeeceeeeeeeeeseeseeeeaeeaees 96 3. Thực hiện minh họa thuật toán VECC. Cài đặt thuật toán VIECC.kS + HH HH ghe 102 3. Đánh giá thuật toán VIECC.

Đề xuất phương trình đường cong elliptic với số nguyên tố lớn.--ccscc tt re 104 3. Áp dụng thuật toán VECC. Kết luận chương 3. - 22-2-5252 2EE2EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrerkerkrrei 109 CHƯƠNG 4.

THỰC NGHIỆM VÀ DANH GIÁ. Thực nghiệm trên điện thoại thông minh. Thực nghiệm thuật toán CECC. Thực nghiệm thuật toán AEC.

Thực nghiệm thuật toán VECC. Thực nghiệm trên thiết bị nhÚng. Kịch bản va mô hình thực nghiệm. Phân tích hệ thống .--- + 2 ¿+ +E+EE+E++EE£EE£EEEEEerkerxerxrrkee 115 4.

Đánh giá hệ thong. Mở rộng số diém trên hệ mật mã đường cong elliptic. Trên hệ mật mã đường cong elliptic sử dụng khóa công khai. Trên hệ mật mã đường cong elliptic sử dụng khóa đối xứng.

Đánh giá các hệ mật mã nhẹ. Đánh giá các hệ mật mã khối nhẹ đã có. Đánh giá một số hệ mật mã đường cong elliptic đã đề xuắt. Độ an toàn của các hệ mật mã đường cong elliptic.

Kết luận chương 4.----¿- 2: ©2+22+2EE2EEE2EEEEEE22E 221212 EExcrrrrrei 139 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHHỊ,.-- 2-22 2 E+EE£EE2EE£EEEEEtEEErExrrxrrxerree 140 DANH MỤC CÔNG TRINH KHOA HỌC CUA TÁC GIẢ. 142 LIEN QUAN DEN LUẬN ÁN .-- ¿6c St SE EEEEEEEEEEEEEEEkrrrrkerrrkee 142 TÀI LIEU THAM KHẢO.-- 2-2 5£ ©5£+E£+EE£EE£EEEEEEEEEEEEEEEEEErrkrrkerreee 143 PHU LỤC.